Selbstfremdzünder
Bislang waren Erdgasmotoren in Autos aus guten Gründen umgerüstete Ottomotoren. Forscher der ETH Zürich zeigen nun das hohe Effizienzpotenzial eines Fahrzeugdiesels im vorwiegenden Erdgasbetrieb. Doch genügt das wirklich, um den bivalenten Ottomotoren Konkurrenz zu machen?
- Florian Pillau
München, 16. September 2013 – Bislang waren Erdgasmotoren in Autos aus guten Gründen umgerüstete Ottomotoren. Forscher der ETH Zürich zeigen nun das hohe Effizienzpotenzial eines Fahrzeugdiesels im vorwiegenden Erdgasbetrieb. Doch genügt das wirklich, um den bivalenten Ottomotoren Konkurrenz zu machen?
Umgerüstete Ottomotoren sind im Ergdasbetrieb wahre CO2-Wunder – der Ausstoß des Treibhausgases geht bei gleicher Leistung um bis zu 25 Prozent zurück. Und doch geht dabei noch unnötig viel Energie ungenutzt verloren. Der Ottomotor muss als grundsätzlicher Benzinverwerter nämlich wegen der niedrigen Klopffestigkeit des Kraftstoffs in seiner Verdichtung unter 14:1 bleiben – die meisten gängigen Motoren liegen in einem Bereich von etwa 10:1. Das ist deshalb ungünstig, weil die Effizienz der Verbrennung mit der Verdichtung steigt. Das ist neben dem höheren Energiegehalt des Kraftstoffs und der Entdrosselung ein Faktor für die bessere Energieverwertung im Dieselmotor, der ja etwa 17:1 (als Kammermotor sogar bis über 21:1) verdichtet. Weil der Ottomotor die hohe Klopffestigkeit des fossilen Gases nicht nutzt, ist er für den Erdgasbetrieb technisch nur zweite Wahl. Die hohe Verdichtung im Selbstzünder dagegen kann man auch im Erdgasbetrieb vorteilhaft nutzen. Erdgas verkraftet mit seinen 130 Oktan auch die in Dieselmotoren übliche Verdichtung und kann dadurch bei seiner Verbrennung mehr Arbeit verrichten. Das macht den Dieselmotor im Gasbetrieb noch einige Prozent effizienter als einen Ottomotor. Das ist eine Menge, wenn man bedenkt, wie sehr sich Ingenieure mittlerweile schon über halbe Prozente bei der Effizienzsteigerung freuen.
Wohlbekanntes Prinzip
Deshalb laufen Dieselmotoren in stationären Anwendungen wie Kraftanlagen längst im kombinierten Dieselöl/Gasbetrieb. Bei gleichbleibender Leistung und Drehzahl ist es hier relativ einfach, Gas- und Ölmenge effizient aufeinander abzustimmen. Ja, Ölmenge. Denn im Erdgasbetrieb nutzt man das Prinzip "Selbstfremdzündung": Als Auslöser der Verbrennung dient eine geringe Menge in das verdichtete Gas eingespritzten Dieselkraftstoffs, der sich durch die Hitze der Ladung selbst und damit erst das Erdgas entzündet. Auf die sonst im Dieselbetrieb üblichen Pilot- und Nacheinspritzungen wird dabei normalerweise verzichtet, um den Verbrennungsablauf der Gasladung nicht zu stören.